蔣國(guó)波，楊懷建，李海峰

（1.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司第四鉆井工程分公司，河北 任丘 062550；2.中國(guó)石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司第五鉆井工程分公司，河北 河間 062450）

為構(gòu)建節(jié)能型社會(huì)，石油鉆井生產(chǎn)也要尋求更節(jié)能的技術(shù)及設(shè)備管理措施。在石油持續(xù)開采中，其生產(chǎn)作業(yè)條件愈加惡劣，而且電氣化應(yīng)用有明顯提升，如何降低鉆井電氣設(shè)備能耗，已成為重要的研究課題。要想維持石油鉆井的高效性與經(jīng)濟(jì)性，需采取技術(shù)及管理手段，維持設(shè)備運(yùn)行工況狀態(tài)，降低鉆井電氣設(shè)備能耗，下面將就此展開詳述。

1 鉆井生產(chǎn)電氣設(shè)備節(jié)能必要性分析

現(xiàn)階段，國(guó)家經(jīng)濟(jì)正面臨轉(zhuǎn)型壓力，粗放式發(fā)展顯然不再適用，而在石油鉆井生產(chǎn)領(lǐng)域，高能耗、低效率電氣設(shè)備，所代表的正是落后的石油產(chǎn)能。石油是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐，為確保經(jīng)濟(jì)發(fā)展不受石油制約，要求在提高產(chǎn)能的同時(shí)，還要落實(shí)好節(jié)能要求。相較先進(jìn)國(guó)家，國(guó)內(nèi)石油鉆井生產(chǎn)中的電能能耗比重較高，要求采取技術(shù)及管理手段，降低鉆井電氣設(shè)備能耗，緩解經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期的陣痛。同時(shí)，國(guó)內(nèi)能源供需矛盾突出，不僅在于能源與資源的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題，而且還在于高能耗下的供求矛盾，但在石油鉆井生產(chǎn)中，在獲取到相同規(guī)模石油資源的情況下，鉆井電氣設(shè)備高能耗，還會(huì)使能源供給矛盾加劇。要想改變石油生產(chǎn)的被動(dòng)局面，勢(shì)必要重視鉆井電氣設(shè)備節(jié)能，找準(zhǔn)問(wèn)題的根源，從技術(shù)、管理等方面，突破鉆井電氣設(shè)備節(jié)能現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)石油鉆井綜合效益的提升。

2 鉆井生產(chǎn)電氣設(shè)備能耗問(wèn)題分析

（1）現(xiàn)有設(shè)備能耗高、效率低。在鉆井生產(chǎn)設(shè)備體系中，許多功能的實(shí)現(xiàn)均依賴鉆井電氣設(shè)備，而且其能耗水平對(duì)鉆井生產(chǎn)效益有直接影響。通過(guò)現(xiàn)狀研究，能耗高、效率低是鉆井生產(chǎn)電氣設(shè)備的常見問(wèn)題，若不進(jìn)行改進(jìn)，很難提高鉆井生產(chǎn)效能。其原因在于，鉆井生產(chǎn)中許多電氣設(shè)備趨于落后，而且長(zhǎng)期工作在惡劣的鉆井生產(chǎn)環(huán)境中，老化問(wèn)題也較為突出，再加上電氣設(shè)備更新滯后，很難在鉆井生產(chǎn)中維持高效狀態(tài)，能耗問(wèn)題不斷惡化。同時(shí)，在鉆井設(shè)備使用管理上，未能就使用期限進(jìn)行明確的界定，導(dǎo)致鉆井生產(chǎn)電氣老化設(shè)備長(zhǎng)期低效運(yùn)作。受嚴(yán)峻鉆井生產(chǎn)條件影響，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可能受到妨礙，出現(xiàn)連接松動(dòng)、潤(rùn)滑不足、設(shè)備臟污等情況，影響鉆井電氣設(shè)備效能。

（2）技術(shù)方法問(wèn)題造成的高能耗。鉆井電氣設(shè)備能耗的高低，還與鉆井技術(shù)、方法密切相關(guān)，若技術(shù)裝備長(zhǎng)期不更新，將會(huì)嚴(yán)重制約鉆井生效效率，還會(huì)加劇設(shè)備耗能，帶來(lái)系列鉆井生產(chǎn)問(wèn)題。由于地質(zhì)及環(huán)境條件復(fù)雜，鉆井生產(chǎn)存在較大不確定性，如果不能正確選用技術(shù)方法，不僅鉆井生產(chǎn)會(huì)受阻，還會(huì)因鉆井難度的提高而使電氣設(shè)備更加耗能。若采用先進(jìn)、適用的鉆井技術(shù)，其鉆井難度也將顯著降低，并帶來(lái)明顯的節(jié)能效果。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，鉆井生產(chǎn)整體能耗居高不下的重要誘因，在于落后的鉆井技術(shù)及方法，鉆井電氣設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間工作于高強(qiáng)度狀態(tài)，面臨嚴(yán)重的耗能問(wèn)題，還會(huì)加劇電氣設(shè)備損耗，應(yīng)引起關(guān)注。

3 實(shí)現(xiàn)鉆井電氣設(shè)備節(jié)能的具體方法

3.1 提高設(shè)備功率因數(shù)

在鉆井生產(chǎn)中，電氣設(shè)備做功能力的高低，通常可依據(jù)鉆井設(shè)備功率因數(shù)進(jìn)行分析，要想改善其節(jié)能效果，需從根本上減少石油鉆井電氣設(shè)備功率損耗。要求在鉆井電氣設(shè)備設(shè)計(jì)安裝中，通過(guò)科學(xué)有效的方式，提高設(shè)備實(shí)際做功功率的占比，具體方法如下：

（1）將電容器與感性負(fù)載并聯(lián)。鉆井生產(chǎn)過(guò)程中，受負(fù)載不均衡變化影響，鉆井電氣設(shè)備會(huì)有較多感性無(wú)功存在，這也是鉆井生產(chǎn)的重要損耗，而通過(guò)并聯(lián)電容器，可對(duì)鉆井生產(chǎn)感性負(fù)載形成有力補(bǔ)償。其基本原理在于：假定設(shè)備負(fù)載是恒定的，正常運(yùn)行時(shí)，設(shè)備中所產(chǎn)生的感性負(fù)載電流也相對(duì)固定，若此時(shí)將其與電容器并聯(lián)，并不會(huì)對(duì)設(shè)備內(nèi)部感性電流有所影響，但若將兩者視為一體，其外在所呈現(xiàn)的感性電流因電容補(bǔ)償，會(huì)有明顯的降低，也就是鉆井電氣設(shè)備兩端電壓、電流相位差縮小，鉆井電氣設(shè)備損耗降低。同時(shí)，由于鉆井電氣設(shè)備電壓損耗的降低，也減輕了采油現(xiàn)場(chǎng)電源的壓力，相同變電容量下可承載更多的采油設(shè)備。

（2）電動(dòng)機(jī)繞組改用節(jié)電接線方式。電動(dòng)機(jī)作為鉆井生產(chǎn)的核心電氣設(shè)備，其節(jié)能效果直接關(guān)系鉆井生產(chǎn)整體耗能水平。然而，受不規(guī)律的鉆井負(fù)載影響，其輕重負(fù)載變化頻繁，在長(zhǎng)期工作中，將有大量的電動(dòng)機(jī)損耗產(chǎn)生，鉆井設(shè)備整體做功效率極低。所以，需從技術(shù)上降低鉆井電動(dòng)機(jī)設(shè)備損耗。一般而言，電動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)下，若鉆井生產(chǎn)負(fù)載較低，或者直接是空載運(yùn)行，此時(shí)，可改變其接線方式，利用Y型接線下鉆井電動(dòng)機(jī)負(fù)載電壓降低的特點(diǎn)，減少功耗的產(chǎn)生，而當(dāng)鉆井生產(chǎn)負(fù)載恢復(fù)時(shí)，則將其改回三角形接線，滿足鉆井生產(chǎn)的動(dòng)力需要，這樣便可改善鉆井低負(fù)載情況下的功耗，有著明顯的節(jié)電效果。

3.2 合理選擇鉆井電氣設(shè)備

針對(duì)不同鉆井生產(chǎn)條件，其對(duì)各類鉆井電氣設(shè)備需求是有差異的，而且設(shè)備功率等參數(shù)的選擇也需有科學(xué)依據(jù)，滿足鉆井生產(chǎn)的同時(shí)減少設(shè)備功耗。對(duì)于鉆井生產(chǎn)而言，其工藝環(huán)節(jié)復(fù)雜，而且不同鉆井環(huán)節(jié)間均需有相應(yīng)電氣設(shè)備。所以，為保證鉆井電氣設(shè)備選擇的合理性，首要任務(wù)是研究鉆井生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的功率需求，以完善的數(shù)據(jù)分析，提高鉆井設(shè)備參數(shù)選擇的節(jié)能性能，在保證基本鉆井生產(chǎn)的同時(shí)，充分體現(xiàn)鉆井電氣設(shè)備的節(jié)能效能，使得電氣設(shè)備配置更為合理。同時(shí)，鉆井生產(chǎn)中的許多老舊電氣設(shè)備，應(yīng)當(dāng)從功效、節(jié)能等角度，對(duì)其進(jìn)行有效評(píng)估，研究其能耗與產(chǎn)能的內(nèi)在聯(lián)系，并出具研究報(bào)告，以此制定上述設(shè)備的更換升級(jí)計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)鉆井電氣設(shè)備整體效能提升。

3.3 充分應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備

伴隨科技發(fā)展，鉆機(jī)技術(shù)及設(shè)備有很大改善，而且還研制出了許多高效、節(jié)能的電氣裝備，鉆井生產(chǎn)效能獲極大提升。對(duì)于鉆井生產(chǎn)企業(yè)，要注重先進(jìn)成熟技術(shù)工藝的引進(jìn)，改進(jìn)石油鉆井裝備配置，提升鉆井生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。更為先進(jìn)的鉆井電氣設(shè)備，往往代表著更高的鉆井生產(chǎn)效率，有著明顯的節(jié)能優(yōu)勢(shì)。以液力耦合器為例，其作為先進(jìn)裝備用于鉆井生產(chǎn)，顯著提升鉆井生產(chǎn)效率，有效替代了常規(guī)鏈條并車驅(qū)動(dòng)裝置，并且更加耐用，降低鉆井生產(chǎn)維護(hù)支出，節(jié)能與經(jīng)濟(jì)效益明顯。現(xiàn)階段，鉆井生產(chǎn)呈現(xiàn)出電氣化、自動(dòng)化趨勢(shì)，不斷有新技術(shù)、新設(shè)備應(yīng)用于石油鉆井現(xiàn)場(chǎng)，整體節(jié)能水平獲顯著提升。

3.4 健全節(jié)能機(jī)制，提高人員素質(zhì)

無(wú)論是操作還是維護(hù)人員，其專業(yè)素質(zhì)均對(duì)鉆井生產(chǎn)電氣設(shè)備節(jié)能性能有直接的影響，鉆井設(shè)備操作及維護(hù)要求的執(zhí)行效果，也取決于相關(guān)人員的專業(yè)素質(zhì)，所以，應(yīng)重視鉆井電氣設(shè)備相關(guān)人員素質(zhì)的提升。具體措施如下：首先，專業(yè)培訓(xùn)與專項(xiàng)學(xué)習(xí)，針對(duì)鉆井電氣設(shè)備運(yùn)行需要，在其專業(yè)認(rèn)知水平范圍內(nèi)，合理制定培訓(xùn)計(jì)劃，提升對(duì)其鉆井電氣設(shè)備業(yè)務(wù)知識(shí)的掌握程度。其次，在鉆井生產(chǎn)管理中，有意識(shí)地去引導(dǎo)電氣設(shè)備維護(hù)人員，強(qiáng)化其責(zé)任及安全意識(shí)，并不斷提高其實(shí)操水平，實(shí)現(xiàn)鉆井電氣設(shè)備故障異常的快速處置。最后，需健全節(jié)能機(jī)制，制定完善的鉆井電氣設(shè)備操作及養(yǎng)護(hù)制度，并使得不同制度間有效銜接，建立電氣設(shè)備節(jié)能指標(biāo)體系，并明確相關(guān)責(zé)任人，推動(dòng)后續(xù)設(shè)備節(jié)能工作有效開展。此外，在鉆井生產(chǎn)實(shí)踐中，需對(duì)現(xiàn)行節(jié)能制度內(nèi)容進(jìn)行持續(xù)完善，不僅要與鉆井生產(chǎn)節(jié)能需求相符，還要有前瞻性，制定鉆井生產(chǎn)的節(jié)能目標(biāo)。但要實(shí)現(xiàn)節(jié)能指標(biāo)的改善，還應(yīng)落實(shí)考核機(jī)制，并將其與鉆井生產(chǎn)電氣部分人員薪酬相關(guān)聯(lián)，激發(fā)其對(duì)節(jié)能降耗的積極性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前能源形勢(shì)下，節(jié)能已成為產(chǎn)業(yè)升級(jí)的基本要求，對(duì)于石油鉆井生產(chǎn)同樣如此。但現(xiàn)有的鉆井電氣設(shè)備因落后、老化等帶來(lái)高能耗問(wèn)題，再加上鉆井技術(shù)方法與節(jié)能管理問(wèn)題，使得設(shè)備效能提升面臨較大挑戰(zhàn)。為此，需采取技術(shù)手段，提高鉆井電氣設(shè)備功率因數(shù)，并結(jié)合鉆井生產(chǎn)需求，選用合適的電氣設(shè)備，還要落實(shí)好設(shè)備養(yǎng)護(hù)及管理工作，使鉆井電氣設(shè)備高效、節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)，提升石油鉆井的經(jīng)濟(jì)效益。